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1、设计说明书模板山东建筑大学计算机科学与技术学院程序设计实用案例选讲大作业说明书题 目： 多线程Web服务器的实现课 程： 程序设计实用案例选讲 院 （部）： 计算机科学与技术专 业： 网络工程班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 袁卫华完成日期： 2011/12/1目 录多线程Web服务器的实现(Java) 1一、问题描述 1二、基本要求 1三、设计思想 1四、系统结构 3五、程序流程（或模块划分） 3六、源程序 4七、测试数据 11八、测试情况 11结 论 15参考文献 16课程设计指导教师评语 错误！未定义书签。多线程Web服务器的实现(Java)一、问题描述设计要求：1.客户端通过

2、浏览器访问Web服务器。2.Web服务器可以并发地服务多个客户。3.Web Server可以处理客户端浏览器通过GETURL方法传来的参数，根据参数生成相应的Web页面，并传递到客户端浏览器。 3.1 定义通过URL传递参数的规则(至少包含三种不同的参数)； 3.2 定义参数格式和处理流程； 3.3 根据参数创建Web页面(HTML)。4.Web服务器必须对出现的问题或错误创建相应的响应消息(Web Page)，以对用户进行提示。二、基本要求1.熟悉HTTP/HTML规范；2.熟练运用Eclipse开发环境；3.掌握Java多线程机制；4.理解Web服务器工作原理；5.掌握Java Socke

3、t程序设计；三、设计思想服务器和客户机通过http协议进行通信，通过socket服务器时刻监听客户端发送的请求，然后为每个请求创建一个线程。1. http协议HTTP（The Hypertext Transfer Protocol）是请求-响应协议，客户端发送请求，与服务器建立可靠的tcp连接，服务器通过此连接将响应结果发生给客户端。 一个 HTTP 请求包含三个部分：Method-URI-Protocol/Version-方法-地址-版本Request header-请求头Entity body-请求实体其中GET 是请求的类型，URI 完整地指定了 Internet 资源。一个 URI 通

4、常被解析为相对服务器的根目录。这样，它应该总是以一个 / 前缀开始，一个 URL 实际上是 URI 的一种类型。Version 指的是该 HTTP 请求所用到的 HTTP 协议版本。请求头包含了客户端环境与请求实体的一些有用的信息。例如它包含浏览器设定的语言、实体的长度等等。每条请求头用回车换行符(CRLF)分开。HTTP 响应与请求相似，HTTP 响应也由三部分组成：Protocol-Status code-Description-协议状态 描述代码Response headers-响应头Entity body-响应实体响应头的第一行类似请求头的第一行，显示协议版本是 HTTP 1.1 ，请

5、求成功(200=success)不成功（404=not fonunt）。响应的实体是 HTML 内容。头与实体之间由回车换行的空行(CRLF)分开。2. Socket套接字在Java应用程序中包提供Socket类和ServerSocket类分别用于客户端和服务器端，在服务器和客户端之间建立连接，实现数据交换。通过套接字建立连接的过程分为以下3个步骤：（1）服务器建立ServerSocket对象，负责监听并接收客户端请求。（2）客户端创建一个Socket对象，向服务器发送请求试图与之建立连接。（3）服务器接收到客户端请求，为它创建一个单独的进程来处理请求， 创建套接字InputStream和Ou

6、tputStream流对象，套接字输入、输出流完全可以连接作为一个I/O流对象来对待。在使用套接字编写客户机/服务器应用程序时，建立客户机和服务器两端相互通信的过程是一样的，该过程的主要工作可归纳为以下4个方面： 打开到套接字的输入、输出流。 根据服务器协议读写数据。关闭套接字。3.程序编写：（1）调用ServerSocket(int port)创建一个服务器端套接字，并前台输入端口号；（2）监听连接请求，如果客户端有请求连接，调用accept()方法，接受连接，返回通信套接字；（3）调用Socket类的getOutputStream()和getInputStream()获取输出流和输入流，来

7、响应请求；（4）最后关闭流和通信套接字。四、系统结构整个程序设计结构包括2个java类（1）WebServer11类实现监听并接受请求（2）和HttpRequest11处理请求并处理，产生响应的结果五、程序流程（或模块划分）根据HTTP协议的作用原理，Socket编程，Web服务器的工作原理，实现GET请求的Web服务器程序的流程如下：(1) 创建ServerSocket类对象，监听端口9090。这是为了区别于HTTP的标准TCP/IP端口80而取的特定端口;(2) 等待、接受客户机连接到端口9090，得到与客户机连接的socket;(3) 创建一个HttpRequest 对象，将标征着所建立

8、TCP连接的Socket作为参数传递到它的构造函数中(4) 为了让HttpRequest对象在一个单独的线程中处理随后的HTTP请求,我们首先创建一个Thread对象，将HttpRequest对象作为参数传递给Thread的构造函数，然后调用Thread的start()方法启动线程(5) HttpRequest必须实现Runnable接口。因此，必须定义HttpRequest的public方法run()，实现多线程(6) 利用类StringTokenizer从Request行中解析出文件名字。 (7) 从请求信息中获得参数的值，使用ProcessRequest处理请求方法进行参数处理(8) 经

9、过处理请求信息将得到一个html的文件名，如果该文件存在，则打开文件，把HTTP头信息和文件内容通过socket传回给Web浏览器，然后关闭文件。否则向服务器发送错误信息；(9)关联的输入流和输出流，关闭socket六、源程序MultiThreadWebServer.java：创建服务器套接字，侦听客户端请求，为每个请求创建一个线程/* * MultiThreadedWebServer的启动采用如下形式： * java MultiThreadedWebServer port_number * port_number为一整数，(1024=port_number=65535) * 在客户端浏览器地

10、址栏中输入如下形式地址访问服务器： * http:/localhost:port_number/textbook.jpg */import .* ;public final class MultiThreadedWebServer public static void main(String argv) throws Exception / 从命令行中获得WebServer的监听端口号 /int port = (new Integer(argv0).intValue(); /todo: 添加代码以创建监听Socket ServerSocket socket = new ServerSocket

11、(8989); while (true) / Listen for a TCP connection request. Socket connection = socket.accept(); / 创建对象，处理收到的HttpRequest消息 HttpRequest request = new HttpRequest(connection); / 创建线程，不同的消息用不同的线程进行处理 Thread thread = new Thread(request); / 启动线程. thread.start(); HttpRequest.java 实现了Runnable接口，对请求进行处理并做出响

12、应/* 1.通过实现Runnable接口实现多线程 2.网络相关处理机制包含在包中 3.HttpRequest类中使用的某些对象包含在java.util包中 4.将收到的HTTP request消息作为参数来创建HttpRequest类的实例 5.线程一启动将处理完该Request消息 */*需要添加代码的地方用/todo：标注*/import java.io.* ;import .* ;import java.util.* ;final class HttpRequest implements Runnable /定义回车换行符 final static String CRLF = rn;

13、Socket socket; / 类HttpRequest的构造函数，用于对socket进行初始化. public HttpRequest(Socket socket) throws Exception /todo: 添加一行代码，以便初始化socket this.socket=socket; / 必须实现Runnable接口中的run()方法，实现对HTTP协议 Request消息的处理 public void run() try /利用方法processRequest实现对Request消息的处理 processRequest(); catch (Exception e) System.o

14、ut.println(e); private void processRequest() throws Exception /todo: 创建socket所关联的输入流is和输出流os InputStreamReader is=new InputStreamReader(socket.getInputStream(); DataOutputStream os=new DataOutputStream(socket.getOutputStream(); BufferedReader br = new BufferedReader(is); / todo: 添加一行代码，获取所收到HTTP Req

15、uest消息的Request Line String requestLine; requestLine=br.readLine(); System.out.println(); System.out.println(requestLine); / Request消息的Request line中包含: Method URL Version三个字段. 利用StringTokenizer类简化读取字段的操作 StringTokenizer tokens = new StringTokenizer(requestLine); / 跳过Method字段，因为它应该是GET tokens.nextToke

16、n(); / 获取头部行中的URL字段值 String fileName = tokens.nextToken(); /todo: 在URL标征的文件名前添加.，因为所请求的对象在当前目录下(即该Web服务器的主目录). fileName=.+fileName; / 打开请求的文件. FileInputStream fis = null ; boolean fileExists = true ; try fis = new FileInputStream(fileName); catch (FileNotFoundException e) fileExists = false ; System

17、.out.println(到达了一个Request消息!); /todo: 添加用于调试的信息，以便在控制台输出HTTP Request消息全部header line的内容 String headerLine = null; while (headerLine = br.readLine().length() != 0) System.out.println(headerLine); / 创建Reponse消息. String statusLine = null; /状态行 String contentTypeLine = null; /Content-Type行 String entityB

18、ody = null; /Entity body部分 if (fileExists) /如果请求的文件存在 /todo: 创建Reponse消息的Status 行和Content-Type行 statusLine=HTTP/1.1 200 OK; contentTypeLine = Content-type: + contentType( fileName ) + CRLF; else /如果文件不存在 /todo: 创建Reponse消息的Status 行和Content-Type行 statusLine=HTTP/1.1 404 NotFound+ CRLF; contentTypeLin

19、e=text/html; /todo: 利用HTML创建Web页面，提示用户所请求的文件不存在. Web页面作为Response消息的entity body部分 entityBody = + 不存在 + 请求文件不在服务器上; / todo: 发送Reponse消息的头部行. os.writeBytes(statusLine); os.writeBytes(contentTypeLine); os.writeBytes(CRLF); / 发送Reponse消息的entity body 部分(响应消息内容). if (fileExists) /调用后面所编写的sendBytes方法，实现文件数据

20、的发送 sendBytes(fis, os); fis.close(); else /todo: 如果请求的文件不存在，直接发送前面创建的，用于提示用户文件不存在的Web页面 os.writeBytes(entityBody); /todo: 关闭所使用的流和Socket. os.close(); br.close(); socket.close(); private static void sendBytes(FileInputStream fis,OutputStream os) throws Exception /todo: 创建buffer，将请求的文件数据读入buffer，然后通过输

21、出流os发送到客户端 byte buffer = new byte1024; int bytes=0; while(bytes=fis.read(buffer)!=-1) os.write(buffer,0,bytes); /contentType方法用于根据文件的扩展名，确定Content-Type头部行 private static String contentType(String fileName) /todo：根据文件的扩展名，返回填写在conten-type中的内容 if(fileName.endsWith(.htm) | fileName.endsWith(.html) retu

22、rn text/html; if(fileName.endsWith(.jpg) return image/jpeg; if(fileName.endsWith(.gif) return image/gif; return application/octet-stream; 此外还有textbook,Topology,Topology2,text11等文件七、测试数据1.输入服务器的端口号：89892.打开浏览器在地址栏输入：http:/localhost:8989/filename八、测试情况1.在地址栏输入http:/localhost:8989/yizi.jpg 2、在地址栏输入http

23、:/localhost:8989/text.txt 3. 在地址栏输入http:/localhost:8989/1.jpg4. 在地址栏输入http:/localhost:8989/haokan.jpg结 论设计中遇到的问题如何实现服务器的多线程，如何使客户端和服务器实现通信，及响应结果如何发送给客户端。1. Web服务器将是多线程的，所收到的每个Request消息将交由单独的线程进行处理。这使得服务器可以并发地为多个客户服务, 或者是并发地服务于一个客户的多个请求.当创建一个新线程时，需要向线程的构造函数传递实现了Runnable 接口的类的一个实例(即通过实现接口Runnable来实现多线

24、程)。这正是我们定义单独的类HttpRequest的原因 。创建监听端口以等待TCP连接请求。由于Web服务器将不间断地提供服务，我们将侦听操作放在一个无穷循环的循环体中。这意味着需要通过在键盘上输入C来结束Web服务器的运行。2. 为了将类HttpRequest的实例作为参数传输传递到Thread的构造函数中，HttpRequest必须实现Runnable接口。因此，必须定义HttpRequest的public方法run()，其返回值类型为void。我们在run()中调用实现Request消息处理绝大部分操作的方法 processRequest()。 3.由于之前对HTTP的协议格式不熟悉，

25、在发送HTTP响应消息实体时出现问题：显示页面与发送的页面有出入，请教了马老师后，发现了自己的错误：每个头信息都是一行，“Content-Length”头信息是必需的，它表示要读取多长的实体，而且头信息和实体之间有一个空行，这些都正确后才能看到想要的页面效果。4.运行时发现无法显示请求存在的文件，经过请教指导老师，调试发现使输入输出量方面使用错误，还有相关的方法不知具体如何应用。经过课程设计发现自己的知识掌握的还不牢固，应用能力需要加强。Java编程要经常复习和练习。在计算机网络方面，两台机器如何实现通信，socket及http具体的功能和作用， 参考文献1、 RFC 2616 - Hypertext Transfer Protocol - HTTP/1.12、 RFC 1866 - Hypertext Markup Language - 2.03、 RFC 2854 - The text/html Media Type4、 Java实例入门刘勇， 中国青年出版社， 2002-01-015、 Java程序设计与案例刘宝林 ;高等教育出版社6、 Java TCP/IP Socket编程（原书第2版）机械工业，（美）卡尔弗特，周恒民 译